团队制造出首个可繁殖的活体机器人

为了生存，生命必须进行繁殖。经过数亿年的进化，生物体已经形成了多种繁殖方式，从植物的萌芽到动物的有性繁殖，再到病毒的侵入性复制。

如今，佛蒙特大学、塔夫茨大学和哈佛大学的Wyss生物启示工程研究所的科研团队发现了一种全新的繁殖方法，并据此创建了史上首个能自我复制的活体机器人。

这个团队，曾在2020年首次制造出由青蛙细胞构建的活体机器人“Xenobots”。他们发现，这些通过计算机设计并手工组装的生物体能够在微型培养皿中移动，找到单个细胞，集结数百个细胞，并在其形似“吃豆人”的结构内部组装出“幼小”的Xenobots。几天后，这些“幼小”Xenobots成长为新的、与原型外观和行为相同的Xenobots。

之后，新的Xenobots可以继续寻找细胞并自我复制，如此循环。

佛蒙特大学的计算机科学家Joshua Bongard博士指出：“凭借正确的设计，它们能够自然地自我复制。”此项研究成果已于2021年11月29日发表在《国家科学院院刊》。

在Xenopus laevis青蛙中，这些细胞本应发展为皮肤。Michael Levin博士解释说：“它们原本存在于蝌蚪的表面，起到抵御病原体和重新分配粘液的作用。但当我们把它们放入一个全新的环境中，它们得以重新定义自己的身份。”

而这种重新定义并非简单的皮肤形态。Douglas Blackiston博士强调：“我们过去常认为已经探索了所有可能的繁殖或复制方式，但这是一个全新的发现。”

Levin进一步指出：“尽管这些细胞拥有青蛙的基因组，但当它们不再是蝌蚪的一部分时，它们展现出了惊人的集体智慧和适应性。”在之前的实验中，科学家们已经证实Xenobots可以被设计来执行简单任务。现在，他们发现这种计算机设计的细胞集群竟然可以自行复制。

Sam Kriegman博士是这项研究的主要作者，他表示：“这些青蛙细胞以一种与青蛙完全不同的方式进行复制。没有任何已知的动植物采用这种繁殖方式。”

Xenobot由大约3,000个细胞组成，形成一个球状结构。利用UVM的Deep Green超级计算机，人工智能程序经过数月的测试和模拟，找到了让细胞进行有效自我复制的最佳形态。

尽管具有自我复制能力，Xenobots仍需要新的细胞来继续生长，而细胞资源会逐渐减少。此外，这种复制方法也可能受到其他因素的影响，例如胚胎细胞的活动或外部环境的变化。

然而，这项研究为生物机器人领域提供了新的发展方向，并可能为未来的医学应用开辟新途径。尽管如此，与所有新技术一样，自我复制的能力带来了潜在风险。为了确保安全，研究者在严格的实验环境下对Xenobots进行了监控。

Bongard博士总结说：“我们绝不希望所创造的生物机器人逃离实验室并在自然界中繁殖。当前的研究受到严格控制，它为我们提供了一个独特的机会来研究生命如何形成、复制，以及机器人如何工作和自我复制。”

这项研究为生物学、机器人学和生物工程之间建立了有趣的联系，为我们提供了对生命和机器的新认识。通过整合这些领域，科研人员正在深入探索生命的潜力和界限。